遺伝暗号リプログラミング法を活用したペプチドナノ構造体の翻訳合成

利用遗传密码重编程方法翻译合成肽纳米结构

基本信息

批准号：
12J10054
负责人：
藤田大士
金额：
$ 0.77万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至 2014
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J10054/
关键词：
脂質二重膜 MEMS 膜タンパク質ペプチド

项目摘要

生体膜は、一般にペプチドやタンパク質、核酸といった分子量の大きく親水性が高い物質を透過させない。膜透過性を目指す医薬品開発においては、これが非常に大きな障害になっている。当研究室では、多様な人工アミノ酸をtRNAに結合させる「フレキシザイム」技術、そしてこれを基盤としたペプチドの翻訳合成・修飾・スクリーニングに関する総合技術「RAPIDシステム」を開発している。もし、このRAPIDシステムのスクリーニングプロセスに、膜透過性に対する選択圧を加えることができれば、ペプチド創薬の開発は大きく加速することになる。そこで私は、将来的なRAPIDシステムへの統合を踏まえつつ、新規のマイクロアレイ化した人工脂質二重膜の作製技術の開発を行った。基板上に大量に人工脂質二重膜を集積する技術はこれまでに確立されておらず、本手法の開発は多方面にも大きな影響を与えると予想される。脂質二重膜のマイクロアレイ化へのアプローチとして、ガラス基板上にフォトリソグラフィ技術を用いて、疎水-親水のパターニングを行い、その各パターン上に平面脂質二重膜を形成することを目指した。ガラスデバイス上にフローセルを組み、フローシステムを用いて平面脂質二重膜を作成した。各種条件を検討した結果、水溶液→油溶液→水溶液の順に適した流速で展開することにより、これまでにない高効率で人工脂質二重膜を作製できることが明らかになった。この人口脂質二重膜に、αヘモリシンを導入したところ、αヘモリシンのチャネルを通って蛍光色素が拡散して行く様子が観測され、今回作製した脂質二重膜が、天然の膜タンパク質が活性を持つのに十分な、精度の高い均質な膜であることが示された。本系は、天然リン脂質分子を用いることができ、また界面活性剤に対しても十分な安定性を持つことがわかった。

生物膜一般不渗透分子量大、亲水性高的物质，如肽、蛋白质、核酸等。这是旨在实现膜渗透性的药物开发中的巨大障碍。我们实验室正在开发将各种人工氨基酸与tRNA结合的“Flexizyme”技术，以及基于该技术的肽翻译合成、修饰和筛选的综合技术“RAPID系统”。如果能够在RAPID系统的筛选过程中加入针对膜通透性的选择压力，将大大加速肽类药物发现的发展。因此，我开发了一种新技术，以微阵列的形式生产人工脂质双层膜，并考虑到未来集成到RAPID系统中。迄今为止，将人工脂质双层膜大量整合到基底上的技术尚未建立，该方法的发展预计将对许多领域产生重大影响。作为脂质双层膜微阵列的一种方法，我们的目标是使用光刻在玻璃基板上形成疏水-亲水图案，并在每个图案上形成平面脂质双层膜。将流动池组装在玻璃装置上，并使用流动系统创建平面脂质双层膜。通过检查各种条件，结果表明，通过以适当的流速发展水溶液→油溶液→水溶液的顺序，可以以前所未有的效率制造人工脂质双层膜。当将α-溶血素引入该人工脂质双层时，观察到荧光染料通过α-溶血素的通道扩散，这表明该膜是高度准确和均匀的。发现该系统能够使用天然磷脂分子并且对表面活性剂具有足够的稳定性。